(57)【要約】【課題】フレームメモリを持たない撮像装置において、拡大ズームのための高速読み出しを行う場合、電荷読み出しのタイミングと電子シャッタのタイミングが同一にならず、電子拡大ズームを実現できなかった。【解決手段】電子シャッタ用シフトレジスタ１２および読み出し用シフトレジスタ１３にシフトパルスをそれぞれ独立して供給する駆動部１１と、固体撮像素子１０から入力したアナログの映像信号をデジタルの画像信号にＡ／Ｄ変換し、その画像信号の制御開始位置を指定し水平方向および垂直方向に信号を補間する画像信号処理部２４と、駆動部と画像信号処理部を同時に制御する制御部２１とを備え、駆動部は各シフトパルスの周期を調整して固体撮像素子の垂直ライン読み出し速度を制御して間欠読み出しを行い、画像信号処理部は垂直ライン読み出し速度に応じて垂直ライン補間処理を行って所望画像の領域を電子拡大ズームする。【選択図】図１
2006311051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元に配置された画素部と前記画素部の電荷をリセットする電子シャッタ用シフトパルスを転送する電子シャッタ用シフトレジスタと前記画素部の電荷を順次読み出す垂直読み出し用シフトパルスを転送する読み出し用シフトレジスタとを持つ固体撮像素子を制御するために、前記電子シャッタ用シフトレジスタおよび前記読み出し用シフトレジスタに各シフトパルスをそれぞれ独立して供給する駆動部と、
前記固体撮像素子から入力したアナログの映像信号をデジタルの画像信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部による画像信号を入力し、その画像信号の制御開始位置を指定し水平方向および垂直方向に信号を補間する画像信号処理部と、
前記駆動部と前記画像信号処理部を同時に制御する制御部とを備え、
前記駆動部は前記各シフトパルスの周期を調整して前記固体撮像素子の垂直ライン読み出し速度を制御して間欠読み出しを行い、前記画像信号処理部は前記垂直ライン読み出し速度に応じて垂直ライン補間処理を行って所望画像の領域を電子拡大ズームする固体撮像素子用の信号処理回路。
【請求項２】
２次元に配置された画素部と前記画素部の電荷をリセットする電子シャッタ用シフトパルスを転送する電子シャッタ用シフトレジスタと前記画素部の電荷を順次読み出す垂直読み出し用シフトパルスを転送する読み出し用シフトレジスタとを持つ固体撮像素子を制御するために、前記電子シャッタ用シフトレジスタおよび前記読み出し用シフトレジスタに各シフトパルスをそれぞれ独立して供給する駆動部と、
前記固体撮像素子から入力したアナログの映像信号をデジタルの画像信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部による画像信号を入力し、その画像信号の制御開始位置を指定し水平方向および垂直方向に信号を補間する画像信号処理部と、
前記駆動部と前記画像信号処理部を同時に制御する制御部とを備え、
前記駆動部は水平同期信号のブランキング期間を画像信号有効期間以上に延ばし、前記画像信号処理部は垂直ライン補間処理を行って所望画像の領域を電子拡大ズームする固体撮像素子用の信号処理回路。
【請求項３】
前記駆動部はズーム倍率に応じて前記固体撮像素子の垂直ライン読み出しを制御し、前記画像信号処理部は水平同期信号のブランキング期間を調節することにより前記ズーム倍率に関係なく外部同期信号の周期性が一定になるように制御する請求項１または請求項２に記載の固体撮像素子用の信号処理回路。
【請求項４】
前記固体撮像素子における前記画素部はＭＯＳ型センサで構成されている請求項１から請求項３までのいずれかに記載の固体撮像素子用の信号処理回路。
【請求項５】
２次元に配置された画素部と前記画素部の電荷をリセットする電子シャッタ用シフトパルスを転送する電子シャッタ用シフトレジスタと前記画素部の電荷を順次読み出す垂直読み出し用シフトパルスを転送する読み出し用シフトレジスタとを持つ固体撮像素子と、
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の駆動部、Ａ／Ｄ変換部、画像信号処理部および制御部を含む固体撮像素子用の信号処理回路とを備え、
前記電子シャッタ用シフトパルスおよび前記垂直読み出し用シフトパルスの各々が１周期の少なくとも一部の期間に通常より短いパルスの高速転送パルスを持ち、
電子シャッタフレームと読み出しフレームの２つのフレームを１周期として、前記駆動部は、前記電子シャッタフレームにおいて前記電子シャッタ用シフトレジスタに前記電子シャッタ用シフトパルスを供給し、前記読み出しフレームにおいて前記読み出し用シフトレジスタに前記垂直読み出し用シフトパルスの供給を行い、同じフレームにおいて前記画像信号処理部を制御することにより電子拡大ズームを実行する固体撮像装置。
【請求項６】
２次元に配置された画素部と前記画素部の電荷をリセットする電子シャッタ用シフトパルスを転送する電子シャッタ用シフトレジスタと前記画素部の電荷を順次読み出す垂直読み出し用シフトパルスを転送する読み出し用シフトレジスタとを持つ固体撮像素子と、
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の駆動部、Ａ／Ｄ変換部、画像信号処理部および制御部を含む固体撮像素子用の信号処理回路とを備え、
電子シャッタフレームと読み出しフレームの２つのフレームを１周期として、前記駆動部は水平同期信号のブランキング期間を画像信号有効期間以上に延ばし、前記画像信号処理部は垂直ライン補間処理を行って所望画像の領域を電子拡大ズームする固体撮像装置。
【請求項７】
前記固体撮像素子における前記画素部はＭＯＳ型センサで構成されている請求項５または請求項６に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラ付携帯電話、デジタルスチルカメラなどの固体撮像素子用の信号処理回路および固体撮像装置にかかわり、特にＭＯＳ型センサの拡大ズームを実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ付携帯電話、デジタルスチルカメラ等の撮像装置において、拡大ズーム機能はカメラの必須機能として搭載されている。拡大ズームは、レンズを制御する光学拡大ズームとデジタルデータを補間する電子拡大ズームに分けられる。光学拡大ズームの場合は、ズームレンズやズームレンズを駆動するモータなどの機構が必要で、大型化する傾向がある。したがって、携帯カメラ等の小型撮像装置においては、より小規模な電子拡大ズームが用いられることが多い。
【０００３】
電子拡大ズームを行う際の画像イメージについて、図９および図１０を用いて説明する。
【０００４】
フレームメモリは固体撮像素子からの１画面分の画像データを格納するものであるが、まず、このフレームメモリを使用せずに電子拡大ズームを実施する場合について説明する。図９（ａ）に示すように、固体撮像素子による撮像領域８１より出力画像領域８２が小さい場合を考える。例えば、１２８０画素×９６０ラインの固体撮像素子で、出力画像サイズがＱＶＧＡ（３２０画素×２４０ライン）では、撮像画像を１／４に縮小すれば１倍の出力画像となる（１／４×４＝１）。そこで、縮小率を１／３とすれば４／３倍の出力画像となり、縮小率を１／２とすれば２倍の出力画像となり、拡大ズームが実現される。最大は、図９（ｂ）に示すように、縮小率が１／１のときの４倍であり、これは固体撮像素子による被写体領域８３を切り出した場合に相当する（出力画像の撮像出力領域８４）。
【０００５】
しかし、このような方式では、図１０（ａ）に示すように、固体撮像素子による撮像領域９１と出力画像の撮像出力領域９２のサイズが等しい場合に拡大ズームができなくなる。この場合、図１０（ｂ）に示すように、１画面分における一部分の被写体領域９３の撮像データをフレームメモリに格納し、電子的に補間する必要がある（出力画像領域９４）。
【０００６】
以上のことから、撮像サイズに対する出力サイズが１倍以上のときに電子拡大ズームを行うにはフレームメモリを搭載する必要がある。
【０００７】
なお，本発明に関連する先行技術文献として特許文献１がある。特許文献１においては、小型モニタに表示された画像の一部を指定し、その一部を全体に拡大表示している。
【特許文献１】特開平５−２４４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
撮像素子はＣＣＤセンサのほかにＭＯＳ型センサがある。ＭＯＳ型センサは低消費電力、単一電源駆動等の特徴をもち、カメラ付携帯電話等の小型携帯機器にはＭＯＳ型センサが搭載されることが多い。特に小型携帯機器では、カメラモジュールの小型化、低コスト化が必要となり、フレームメモリを搭載することは現実ではない。そこで、撮像サイズに対する出力サイズが１倍以上の条件でも、フレームメモリを必要とせず、電子拡大ズームが可能な撮像素子およびその駆動方法が必要となる。本発明は、この課題を達成することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による固体撮像素子用の信号処理回路は、
２次元に配置された画素部と前記画素部の電荷をリセットする電子シャッタ用シフトパルスを転送する電子シャッタ用シフトレジスタと前記画素部の電荷を順次読み出す垂直読み出し用シフトパルスを転送する読み出し用シフトレジスタとを持つ固体撮像素子を制御するために、前記電子シャッタ用シフトレジスタおよび前記読み出し用シフトレジスタに各シフトパルスをそれぞれ独立して供給する駆動部と、
前記固体撮像素子から入力したアナログの映像信号をデジタルの画像信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部による画像信号を入力し、その画像信号の制御開始位置を指定し水平方向および垂直方向に信号を補間する画像信号処理部と、
前記駆動部と前記画像信号処理部を同時に制御する制御部とを備え、
前記駆動部は前記各シフトパルスの周期を調整して前記固体撮像素子の垂直ライン読み出し速度を制御して間欠読み出しを行い、前記画像信号処理部は前記垂直ライン読み出し速度に応じて垂直ライン補間処理を行って所望画像の領域を電子拡大ズームすることを特徴とするものである。
【００１０】
この構成によれば、撮像サイズに対する出力サイズが１倍以上の条件でフレームメモリがなくても、電子拡大ズームを実現できる。
【００１１】
また、本発明による固体撮像素子用の信号処理回路は、
２次元に配置された画素部と前記画素部の電荷をリセットする電子シャッタ用シフトパルスを転送する電子シャッタ用シフトレジスタと前記画素部の電荷を順次読み出す垂直読み出し用シフトパルスを転送する読み出し用シフトレジスタとを持つ固体撮像素子を制御するために、前記電子シャッタ用シフトレジスタおよび前記読み出し用シフトレジスタに各シフトパルスをそれぞれ独立して供給する駆動部と、
前記固体撮像素子から入力したアナログの映像信号をデジタルの画像信号にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部による画像信号を入力し、その画像信号の制御開始位置を指定し水平方向および垂直方向に信号を補間する画像信号処理部と、
前記駆動部と前記画像信号処理部を同時に制御する制御部とを備え、
前記駆動部は水平同期信号のブランキング期間を画像信号有効期間以上に延ばし、前記画像信号処理部は垂直ライン補間処理を行って所望画像の領域を電子拡大ズームすることを特徴とするものである。
【００１２】
この構成によれば、撮像サイズに対する出力サイズが１倍以上の条件でフレームメモリがなくても、そしてさらに固体撮像素子において高速転送、間欠読み出しを行わなくても、電子拡大ズームを実現できる。
【００１３】
上記構成において、前記駆動部はズーム倍率に応じて前記固体撮像素子の垂直ライン読み出しを制御し、前記画像信号処理部は水平同期信号のブランキング期間を調節することにより前記ズーム倍率に関係なく外部同期信号の周期性が一定になるように制御するという態様もある。
【００１４】
これによれば、電子拡大ズームの倍率のいかんに関係なく、外部同期信号が間欠することなく均等な周期性をもつので、外部出力信号と接続すべき回路または装置とのインターフェースを簡略化することができる。
【００１５】
また、本発明による固体撮像装置は、
２次元に配置された画素部と前記画素部の電荷をリセットする電子シャッタ用シフトパルスを転送する電子シャッタ用シフトレジスタと前記画素部の電荷を順次読み出す垂直読み出し用シフトパルスを転送する読み出し用シフトレジスタとを持つ固体撮像素子と、
請求項１から請求項３までのいずれかに記載の駆動部、Ａ／Ｄ変換部、画像信号処理部および制御部を含む固体撮像素子用の信号処理回路とを備え、
前記電子シャッタ用シフトパルスおよび前記垂直読み出し用シフトパルスの各々が１周期の少なくとも一部の期間に通常より短いパルスの高速転送パルスを持ち、
電子シャッタフレームと読み出しフレームの２つのフレームを１周期として、前記駆動部は、前記電子シャッタフレームにおいて前記電子シャッタ用シフトレジスタに前記電子シャッタ用シフトパルスを供給し、前記読み出しフレームにおいて前記読み出し用シフトレジスタに前記垂直読み出し用シフトパルスの供給を行い、同じフレームにおいて前記画像信号処理部を制御することにより電子拡大ズームを実行することを特徴とするものである。
【００１６】
この構成によれば、撮像サイズに対する出力サイズが１倍以上の条件でフレームメモリがなくても、電子拡大ズームを実現できる。
【００１７】
また、本発明による固体撮像装置は、
２次元に配置された画素部と前記画素部の電荷をリセットする電子シャッタ用シフトパルスを転送する電子シャッタ用シフトレジスタと前記画素部の電荷を順次読み出す垂直読み出し用シフトパルスを転送する読み出し用シフトレジスタとを持つ固体撮像素子と、
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の駆動部、Ａ／Ｄ変換部、画像信号処理部および制御部を含む固体撮像素子用の信号処理回路とを備え、
電子シャッタフレームと読み出しフレームの２つのフレームを１周期として、前記駆動部は水平同期信号のブランキング期間を画像信号有効期間以上に延ばし、前記画像信号処理部は垂直ライン補間処理を行って所望画像の領域を電子拡大ズームするものである。
【００１８】
この構成によれば、撮像サイズに対する出力サイズが１倍以上の条件でフレームメモリがなくても、そしてさらに固体撮像素子において高速転送、間欠読み出しを行わなくても、電子拡大ズームを実現できる。
【００１９】
なお、上記の構成において、固体撮像素子における画素部はフォーカルプレーンシャッタ方式のＭＯＳ型センサを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、撮像サイズに対する出力サイズが１倍以上の条件でフレームメモリがなくても、電子拡大ズームを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明にかかわる固体撮像装置および固体撮像素子用の信号処理回路の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における固体撮像装置の構成を示すブロック図である。この固体撮像装置は、固体撮像素子１０と信号処理回路２０とを備えている。信号処理回路２０は、制御部２１、駆動部２２、Ａ／Ｄ変換部２３および画像信号処理部２４から構成されている。固体撮像素子１０は、２次元に配置された画素部１１、画素部１１に対して電子シャッタ用シフトパルスＰｄを順次転送する電子シャッタ用シフトレジスタ１２、電荷を順次読み出すための垂直読み出し用シフトパルスＰｒを画素部１１に対して順次転送する垂直読み出し用シフトレジスタ１３、画素部１１から読み出された電荷を水平方向に順次転送する水平読み出し用シフトレジスタ１４および出力アンプ１５から構成されている。画素部１１はランダムアクセス可能なフォーカルプレーンシャッタ方式のＭＯＳ型センサで構成されている。両レジスタ１２，１３はともに、図２に示すように、１周期の少なくとも一部の期間が通常より短いパルスで構成される高速転送パルスＰｄ，Ｐｒを持つ。そして、電子シャッタフレームＦ１と読み出しフレームＦ２の２つのフレームを１周期とし、電子シャッタフレームＦ１において、駆動部２２から電子シャッタ用シフトレジスタ１２に電子シャッタ用シフトパルスＰｄを供給し、読み出しフレームＦ２において、垂直読み出し用シフトレジスタ１３に垂直読み出し用シフトパルスＰｒを供給することにより、同じフレームにおいて画像信号処理部２４により電子拡大ズームを実現するように構成されている。
【００２３】
次に、上記のように構成された本実施の形態の固体撮像装置の動作を説明する。
【００２４】
信号処理回路２０における制御部２１は、駆動部２２と画像信号処理部２４とを同期させながら制御する。駆動部２２は、電子シャッタフレームＦ１において、一部に高速転送パルスを含む電子シャッタ用シフトパルスＰｄを生成し、電子シャッタ用シフトレジスタ１２に供給する。電子シャッタ用シフトレジスタ１２は電子シャッタ用シフトパルスＰｄを画素部１１に供給し、電荷のリセットを行う。リセット直後から被写体の光学像の電荷の蓄積が行われる。次いで、駆動部２２は、読み出しフレームＦ２において、一部に高速転送パルスを含む読み出しシフトパルスＰｒを生成し、垂直読み出し用シフトレジスタ１３に供給する。読み出し用シフトレジスタ１３は読み出しシフトパルスＰｒを画素部１１に供給し、蓄積電荷の読み出しを行う。画素部１１から垂直方向に読み出された電荷は水平読み出し用シフトレジスタ１４において水平方向に転送され、出力アンプ１５で電圧信号に変換され、アナログの映像信号として信号処理回路２０のＡ／Ｄ変換部２３に出力される。Ａ／Ｄ変換部２３は固体撮像素子１０から入力したアナログの映像信号をデジタル画像信号に変換し、画像信号処理部２４に出力する。画像信号処理部２４はデジタル画像信号をフォーマット変換するとともに、補間などの処理を行い、外部同期信号と外部データ信号を出力する。
【００２５】
上記において、固体撮像素子１０では垂直方向でラインの読み出し速度を制御する。画像信号処理部２４では、ラインの読み出し速度に応じて垂直方向でライン補間を行い、電子拡大ズームを実現する。
【００２６】
図２は上記構成の固体撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。
【００２７】
垂直同期信号ＶＤは、その“Ｌ”レベルの期間が画像信号有効期間であり、“Ｈ”レベルの期間が画像信号無効期間（ブランキング）である。
【００２８】
電子シャッタ開始パルスＰdsと電子シャッタ用シフトパルスＰｄによりライン単位で電荷リセットを行う。電子シャッタ用シフトパルスＰｄは、電子シャッタフレームＦ１において、高速電子シャッタ期間Ｔ１と間欠電子シャッタ期間Ｔ２をもつ。電子シャッタ期間Ｔ３については、期間Ｔ１と同様に高速でもよいし、通常速度でもよい。Ｑは電荷蓄積期間である。
【００２９】
読み出し開始パルスＰrsと垂直読み出し用シフトパルスＰｒによりライン単位で電荷読み出しを行う。読み出しシフトパルスＰｒは、読み出しフレームＦ２において、高速読み出し期間Ｔ４と間欠読み出し期間Ｔ５をもつ。Ｒは読み出し期間である。
【００３０】
以下、図３〜図６を用いて、電子拡大ズームを実現する方法を具体的に説明する。
【００３１】
図３はＡ／Ｄ変換部２３からの画像信号が画像信号処理部２４に入力されてから出力されるまでの画像構成のイメージ図である。
【００３２】
ｇ１は固体撮像素子１０での画像構成のイメージ図、ｇ２は垂直方向に間欠読み出しされたときの画像構成のイメージ図、ｇ３は水平方向に画素補間されたときの画像構成のイメージ図である。
【００３３】
固体撮像素子１０でのｍ×ｎ画素の所望画像を含む画像構成ｇ１において、高速読み出し期間Ｔ４でｊ×ｎ画素の画像の垂直方法の開始位置ａまで高速で電荷を転送し、間欠読み出し期間Ｔ５で所望画像の開始位置ａから終了位置ｂまでは通常より遅い速度で電荷を転送する。そして、Ａ／Ｄ変換した画像信号を画像信号処理部２４に送り出す。垂直方向の終了位置ｂからは再び高速であるいは通常速度で電荷の転送を行う。
【００３４】
画像信号処理部２４は、固体撮像素子１０から垂直方向に間欠読み出しされＡ／Ｄ変換された画像信号に対してライン間の信号補間を行う。これが画像構成ｇ２である。さらに同時進行で、画像信号処理部２４は、水平方向において所望画像の開始位置ｃを指定し、ｍ画素分をｊ画素分まで水平方向に領域拡張するように画素間の信号補間を行う。これが画像構成ｇ３である。このようにして、ｍ×ｎの領域をｊ×ｋの大きさに電子拡大ズームする。
【００３５】
上記の動作を図４および図５を用いてさらに詳しく説明する。
【００３６】
図４は信号処理回路２０への入力信号と出力信号を垂直レート基準で表したものである。
【００３７】
画像信号処理部２４に対して、入力垂直同期信号ＶＤ１の１周期の区間において、入力水平同期信号ＨＤ１に同期する状態で、Ｈ１からＨｎまでのｎライン分の画像信号Ｓ１が間欠読み出し状態で入力される。画像信号処理部２４は、入力したｎライン分の信号データから補間処理を行い、ｋライン分のｈ１からｈｋまでの画像信号Ｓ２を出力する。Ｔ７は垂直方向の遅延量である。
【００３８】
図５は信号処理回路２０への入力信号と出力信号を水平レート基準で表したものである。
【００３９】
画像信号処理部２４に対して、入力水平同期信号ＨＤ１に同期して画像信号Ｓ１が入力される。画像信号処理部２４は、ｃからｄの範囲のｍ画素分の領域をｊ画素分の領域まで信号補間し、画像信号Ｓ２を得る。Ｔ８は水平方向の遅延量である。
【００４０】
図６は画像信号処理部２４における補間処理を表したものである。３次関数を用いた３次内挿方式で説明する。
【００４１】
図６（ａ）は水平方向または垂直方向での１次元のイメージｉ１を表す。補間式
Ｙ′＝Ｆ（Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５，Ｋ）
により、４画素から１画素のデータが補間される。ここで、Ｙ′は補間画素の画素データ、Ｆは補間関数式、Ｙ２は補間開始画素の画素データ、Ｙ２からＹ５はそれぞれの画素の画素データ、Ｋは補間係数を表す。
【００４２】
図６（ｂ）は４×４画素の２次元のイメージｉ２を表す。まず、垂直方向の４画素の画素データＹ１１，Ｙ２１，Ｙ３１，Ｙ４１に対して、上記の補間式を用いて補間の画素データＹ１′を求める。そして同様に、垂直方向の補間の画素データＹ２′，Ｙ３′，Ｙ４′を求める。次に、生成された補間の画素データＹ１′，Ｙ２′，Ｙ３′，Ｙ４′に対して、上記の補間式を用いて最終的な画素データＹを求める。このような補間処理により、４×４画素から１画素の補間画素データが生成される。
【００４３】
以下、具体的レベルで説明する。
【００４４】
例えば、固体撮像素子１０での撮像サイズが１２８０画素×９６０ラインで、出力画像サイズも１２８０画素×９６０ラインであるとする。そして、２倍の電子拡大ズームを実現するとする。この場合、図３の画像構成ｇ１では、ｊ＝１２８０画素、ｋ＝９６０ラインである。所望画像は、ａ＝２４０ライン目、ｂ＝７２０ライン目、ｎ＝４８０ライン、ｃ＝３２０画素目、ｄ＝９６０画素目、ｍ＝６４０画素である。
【００４５】
制御部２１は駆動部２２を設定して、電子シャッタフレームＦ１において、高速電子シャッタ期間Ｔ１＝２４０ライン分、間欠電子シャッタ期間Ｔ２＝４８０ライン分の電子シャッタ用シフトパルスＰｄが２ラインの間欠周期で動作するように設定する。一般的に、Ｎラインの間欠周期とは、１００ライン分の信号に対し、（１−（１／Ｎ））×１００ラインが欠落することを表す。Ｎ＝２のときは、１００ラインに対して５０ラインが欠落する。
【００４６】
次に、制御部２１は駆動部２２を設定して、読み出しフレームＦ２において、高速読み出し期間Ｔ４＝２４０ライン分、間欠読み出し期間Ｔ５＝４８０ライン分の垂直読み出し用シフトパルスＰｒが２ラインの間欠周期で動作するように設定する。この読み出しフレームＦ２では、固体撮像素子１０から画像信号が画像信号処理部２４に２ラインの間欠で４８０ライン分の信号が入力される。
【００４７】
制御部２１は、画像信号処理部２４を制御して、２ラインの間欠周期である４８０ラインのライン間を１ラインずつ補間して２倍のラインを生成し、垂直方向にｋ＝９６０ラインの出力とする。
【００４８】
また、制御部２１は、画像信号処理部２４を制御して、水平方向で、ｍ＝６４０の入力サイズからｊ＝１２８０の出力サイズを得るように画素間補間を行う。
【００４９】
以上により、２倍の電子拡大ズームを実現する。なお、補間処理の例で３次関数を用いた３次内挿方式を説明したが、１次、２次内挿方式等、他の補間処理を使用してもよい。
【００５０】
以上のように本実施の形態によれば、駆動部２２による固体撮像素子１０に対する電子シャッタと読み出しの制御および画像信号処理部２４による補間処理により、撮像サイズに対する出力サイズが１倍以上の条件でフレームメモリがなくても、電子拡大ズームを実現できるという効果がある。
【００５１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、固体撮像素子１０において高速転送、間欠読み出しを行うことなく電子拡大ズームを実現するものである。そのために、駆動部２２により水平同期信号のブランキングを画像信号有効期間以上に延ばす。
【００５２】
図７（ａ）の画像構成では、水平同期信号ＨＤの“Ｈ”レベルに相当する水平ブランキング期間τ２を画像信号有効期間τ１以上に延ばしている。その結果、画像信号領域Ａ１の周辺に無効信号領域Ａ２が存在するようになっている。水平ラインは次のラインにつながることから、水平ブランキング期間τ２は、無効信号領域Ａ２の期間τ３＋τ４となる。
【００５３】
図７（ｂ）は水平タイミングチャートである。水平同期信号ＨＤは、常に同一周期の繰り返しとなっている。つまり、実施の形態１の場合のような高速転送、間欠読み出しは必要ではなくなる。水平ブランキング期間τ２が画像信号有効期間τ１以上となっている画像信号Ｓ３は、実施の形態１の場合の画像信号Ｓ１に照らし合わせると、固体撮像素子１０において高速転送、間欠読み出しを行わないのに、２ライン周期で間欠読み出しするのと同様になり、フレームメモリがなくても電子拡大ズームを実現できる。
【００５４】
Ｍ≧１として、水平ブランキング期間τ２を画像信号有効期間τ１のＭ倍以上に延ばした場合には、（Ｍ＋１）ライン周期で間欠読み出しするのと同様になる。すなわち、電子拡大ズームを最大Ｍ倍まで実現できる。
【００５５】
さらに、間欠読み出しと組み合わせることにより、固体撮像素子１０からの入力信号においてＮライン間欠読み出しを行い、水平ブランキング期間τ２を画像信号有効期間τ１のＭ倍の長さに延ばした場合、信号出力時間は信号入力時間に比べてＮ×（Ｍ＋１）倍であるため、この時間的余裕を利用してライン補間が可能となり、フレームメモリがなくても、画像信号処理部２４では、最大Ｎ×（Ｍ＋１）倍の電子拡大ズームを実現できる。
【００５６】
例えば、１２８０画素×９６０ラインの固体撮像素子１０で、出力画像サイズも１２８０画素×９６０ラインであるとする。図３に示す画像構成ｇ１において、ｊ＝１２８０画素、ｋ＝９６０ラインである。ここで、実施の形態１の場合の所望画像の１／２×１／２のサイズの所望画像があり、それに対して４倍の電子拡大ズームを行うものとする。例えば、ｎ＝２４０ライン、ｍ＝３２０画素とする。
【００５７】
今、高速転送、間欠読み出しとの組み合わせを考えている。制御部２１は、実施の形態１の場合と同様に、電子シャッタフレームＦ１において、電子シャッタ用シフトパルスＰｄが２ラインの間欠周期で動作するように駆動部２２の設定を行う。次に、読み出しフレームＦ２において、垂直読み出し用シフトパルスＰｒが２ラインの間欠周期で動作するように駆動部２２の設定を行う。また、水平ブランキング期間τ２が画像信号期間τ１＝１２８０画素相当の１倍以上に延びているように設定する。
【００５８】
読み出しフレームＦ２では、固体撮像素子１０から２ラインの間欠で２４０ラインの画像信号が画像信号処理部２４に入力される。水平ブランキング期間τ２を画像信号有効期間τ１のＭ＝１倍の長さに延ばしたので、信号出力時間は信号入力時間に比べ２×（１＋１）＝４倍の猶予期間がある。したがって、ライン間に３ラインずつの補間ができる。つまり、制御部２１は、４ラインの間欠周期である２４０ラインの間を３ラインずつ補間し、最終的に４倍のラインとし、出力が垂直にｋ＝９６０ラインになるように画像信号処理部２４を制御する。
【００５９】
そして、水平方向では、出力画素間隔が１／４となるように補間することで、１２８０画素の出力できるように画像信号処理部２４を制御する。
【００６０】
これにより、固体撮像素子１０の２ライン間欠駆動と水平ブランキングを画像信号期間の１倍以上にすることとの組み合わせにより、４倍の電子拡大ズームを実現できる。
【００６１】
以上のように本実施の形態によれば、水平ブランキング期間τ２を画像信号有効期間τ１の１倍以上の長さに延ばすことにより、信号出力時間を信号入力時間に比べて時間的余裕を持たせ、この時間的余裕の間においてライン補間を行えるので、撮像サイズに対する出力サイズが１倍以上の条件でフレームメモリがなくても、そしてさらに固体撮像素子において高速転送、間欠読み出しを行わなくても、電子拡大ズームを実現できるという効果がある。高速転送、間欠読み出しと組み合わせれば、さらに大きな倍率で電子拡大ズームを実現できる。
【００６２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、電子拡大ズームの倍率のいかんに関係なく外部同期信号を一定周期のものにするものである。
【００６３】
フレームメモリを使用せずに電子拡大ズームを実現するに際して、上記の実施の形態の場合は、倍率に応じて信号出力の間欠周期が不定である。図８（ａ）は固体撮像素子１０から入力される画像信号の水平同期信号ＨＤ３である。図８（ｂ）のように倍率が３／４倍のときは、水平同期信号ＨＤ４は、有効１ライン、無効１ライン、有効２ラインの繰り返しの周期性をもつが、一連の流れでは、“Ｈ”，“Ｌ”，“Ｈ”，“Ｈ”では均等な周期性ではない。画像信号が出力されない期間が生じる。その結果として、外部出力信号と接続すべき回路または装置とのインターフェースがむずかしくなる。
【００６４】
これに対して、本発明の実施の形態３は、拡大倍率に応じて固体撮像素子の垂直ライン読み出しの制御と、画像信号処理部の補間処理を行うと同時に水平ブランキング期間の長さを調整することにより、電子拡大ズーム倍率に関係なく外部同期信号が間欠することなく一定になるように制御する。
【００６５】
例えば、水平周期が１０００画素の固体撮像素子１０において、倍率３／４の縮小を行うと、有効１０００画素、無効１０００画素、有効１０００×２画素の間欠で読み出される。図８（ｂ）のように、このときの水平同期信号ＨＤ４の水平ブランキング期間は、τ４と（τ４×２＋１０００画素）のようにばらける。この不定性は倍率によって異なる。ここで、外部出力信号の周期を４／３倍、つまり１０００×４／３＝１３３３画素とすることにより、有効が１３３３画素が均等に３回続き、図８（ｃ）のように水平同期信号ＨＤ５は、間欠することなく、均等な周期性をもたせることができる。
【００６６】
次いで、倍率が変更になった場合には、固体撮像素子１０の間欠周期を変更する。例えば、倍率４／５の縮小に変更した場合、ラインの間欠周期を（４／５）×（４／３）≒１．０６とする。ここで、１．０６ラインの間欠周期とは、１−（１／１．０６）≒０．０６となり、１００ラインの信号に対し、約６ラインが無効ラインになることを表す。つまり、倍率４／３で設定した場合の外部出力周期を固定とし、倍率４／３から倍率４／５の相対的倍率を求め、その相対的倍率を固体撮像素子１０のライン間欠周期に設定することで、倍率によらず常に出力周期を一定にすることが可能となる。
【００６７】
以下に固体撮像素子１０の動き、画像信号処理部２４の動きおよび水平ブランキング期間との関係式を示す。
【００６８】
画像信号処理部２４の倍率をＡ／Ｂとする。外部出力信号の周期をＢ／Ａ倍にすることにより、外部出力信号を周期的にすることができる。ここで処理する倍率は１以下であり、外部出力信号の水平ブランキング期間を延ばすことにより、外部出力信号の周期を変更するものとする。次に倍率を変更してＣ／Ｄとした場合にも、外部出力信号の周期は一定である必要があるので、Ｂ／Ａ倍のときの周期を保持しつつ、固体撮像素子１０から出力されるラインの間欠周期を（Ｃ／Ｄ）×（Ａ／Ｂ）とする。
【００６９】
以上のように本実施の形態によれば、拡大倍率に応じて、固体撮像素子の垂直ライン読み出しの制御と、画像信号処理部の補間の制御と同時に、水平ブランキング期間の長さを調整することにより、倍率に関係なく外部同期信号が間欠することなく均等な周期性をもつので、外部出力信号と接続すべき回路または装置とのインターフェースが容易になり、簡略化できる効果をもたらす。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、デジタルスチルカメラなどの固体撮像装置に利用できる。特に、光学ズームが搭載しにくいカメラ付携帯電話に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１〜３における固体撮像装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の動作を示すタイミングチャート
【図３】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の電子拡大ズームの動作説明図
【図４】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の動作を示す垂直タイミングチャート
【図５】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の動作を示す水平タイミングチャート
【図６】本発明の実施の形態１における画像信号処理部の補間の動作説明図
【図７】本発明の実施の形態２における固体撮像装置でブランキングを延ばした画素構成と同期信号の説明図
【図８】本発明の実施の形態３における固体撮像装置で外部同期信号を一定とするタイミングチャート
【図９】従来のフレームメモリを使用しない電子拡大ズームの画像イメージ図
【図１０】従来のフレームメモリを使用した電子拡大ズームの画像イメージ図
【符号の説明】
【００７２】
１０  固体撮像素子
１１  画素部
１２  電子シャッタ用シフトレジスタ
１３  垂直読み出し用シフトレジスタ
１４  水平読み出し用シフトレジスタ
１５  出力アンプ
２０  信号処理回路
２１  制御部
２２  駆動部
２３  Ａ／Ｄ変換部
２４  画像信号処理部
Ｐｄ  電子シャッタ用シフトパルス
Ｐｒ  垂直読み出し用シフトパルス
Ｔ１  高速電子シャッタ期間
Ｔ２  間欠電子シャッタ期間
Ｔ４  高速読み出し期間
Ｔ５  間欠読み出し期間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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